La contaminación por petróleo crudo

Resumen

Se plantea sintetizar y caracterizar filtros de aerogeles compuestos de alginato de TiO2 como filtros altamente estables para la separación de agua (océanos)/aceite (petróleo o productos líquidos derivados de éste) para una posible solución a uno de los tantos problemas de contaminación de los mares y oceanos. Esto es actualmente uno de los más importantes temas de investigación de remediación ambiental, debido al importante papel de los océanos para la vida en nuestro planeta. El aerogel de compuesto de alginato de sodio (SAT) debe desarrollarse a través de un método combinado de reticulación iónica y liofilización.

Introducción

La vida en la Tierra depende directamente de los océanos. Pero están cada vez más amenazados por los impactos de la actividad humana y el cambio climático, esto es debido a las grandes contaminaciones que se pueden encuentras en aguas oceánicas.

La contaminación por petróleo crudo o por petróleo refinado (combustóleo, gasolina, y otros productos obtenidos por destilación fraccionada y procesamiento químico del petróleo crudo) es generada accidental o deliberadamente desde diferentes fuentes. Algunos investigadores consideran que la contaminación por petróleo proviene de los accidentes de los buque-tanques y de las fugas en los equipos de perforación marina, sin embargo, otros consideran que es cuestión de propaganda, ya que casi el 50% del petróleo que llega a los mares y los océanos proviene de tierra firme, del que es arrojado al suelo por las personas en las ciudades y en zonas industriales que luego son arrastrados por las corrientes fluviales hasta terminar en los océanos [1].

Por lo tanto, los materiales tipo filtro, con la característica de separar el agua o el aceite (emulsión) de manera efectiva, tienen una gran demanda y han recibido importantes atenciones de investigación. Los materiales de aerogel que poseen una estructura de red tridimensional (3D), grandes poros abiertos y densidades extremadamente bajas, se han utilizado ampliamente a manera de absorbentes o filtros efectivos para la separación de aceite/agua. Como absorbentes de aceite, los aerogeles generalmente son modificados por agentes de acoplamiento de silano para lograr la propiedad superhidrofóbica, desafortunadamente los aerogeles superhidrofóbicos podrían ser bloqueados fácilmente por los aceites, lo que lleva a un rendimiento de separación limitado y una vida útil de servicio. Además, los costosos agentes de acoplamiento de silano y el proceso de modificación adicional en la fabricación también limitan su popularización. Mientras que, como filtros, los aerogeles permiten que la separación de aceite y agua de alto flujo se realice en un proceso impulsado por la gravedad, ya que los aerogeles con superoleofobia subacuática se han considerado como uno de los materiales más prometedores para la separación de mezclas de aceite y agua. Se ha demostrado que varios materiales, como la sílice, el óxido de grafeno, la celulosa y los materiales poliméricos, son prometedores para tal producción de aerogel, pero el alto costo, las dificultades en la fabricación y la escasa adaptabilidad ambiental de estos candidatos han restringido sus amplias aplicaciones. Por lo que se propone el uso de aerogeles a base de alginato de TiO2.

Justificación

La contaminación en los mares y océanos  es uno de los fenómenos que afecta indirectamente en la salud, no solo en los seres humanos y sino en las diversas especies marinas que habitan en ella. Durante los últimos años, los océanos han sufrido ataque debido a las grades contaminaciones de aceites por hidrocarburos. Estos tipos de contaminaciones pueden provocar la destrucción total de ecosistemas enteros y la muerte de miles, millones de animales y plantas. Por supuesto, esto repercute en la calidad de los alimentos que los humanos nos llevamos a la boca y en la actividad de las industrias pesqueras, que ven drásticamente reducido su volumen de operaciones. A medida que el ser humano va creciendo de manera exponencial, el nivel de contaminación va aumento, esto es debido a la demanda para su subsistencia.

Por medio de esta propuesta se ha tomado la iniciativa de tratar estos tipos de contaminaciones, es por ello que se plantea realizar aerogeles compuestos de alguinato de TiO2 como filtros de separación de aceite/agua para la remediación de aguas oceánicas contaminada por hidrocarburos, ya que si no se tomamos cartas en el asunto esto nos puede perjudicar de manera severa en nuestro entorno ambiental y de esta forma podemos evitar problemas demasiados graves que en un futuro tengan resultados lamentables

Objetivos

Objetivo general

Sintetizar un aerogel a base de alginato con TiO2 puro, sin alguna modificación química adicional para ser utilizados como filtros de alto rendimiento para la separación de aceite-agua.

Objetivos específicos

• Sintetizar aerogel de alginato de TiO2.
• Identificar la composición, morfología y humectabilidad del aerogel.
• Evaluar la eficiencia de separación de agua-aceite con base en la ASTM F7261, así como la vida útil y el rendimiento fotocatalítico del alginato de TiO2 en el aerogel.

Hipótesis

Es posible que realizar la síntesis de aerogeles de alginato de TiO2 con la finalidad de actuar como filtro de separación para las aguas oceánicas con presencia de combustóleo, gasolina, y otros productos obtenidos por destilación fraccionada y procesamiento químico del petróleo crudo.

Antecedentes

Aerogeles

Los aerogeles son sólidos nanoporosos de baja densidad con una estructura fina de poro abierto que resulta en bajas densidades (0.003–0.15 kg / m3), alta porosidad y grandes superficies (500–1000 m2 / g). El aerogel es una red coloidal o polimérica abierta que consiste en partículas o fibras sueltas, unidas, que se expande en todo su volumen por un gas y, por lo tanto, presenta una densidad superficial muy baja y una superficie específica alta [2]. Generalmente se forman al eliminar todos los agentes de hinchamiento de un gel inicial sin una reducción sustancial de volumen o una compactación o degradación de la red. El gel inicial puede consistir en prácticamente cualquier material o combinación de diferentes (aerogeles híbridos). Por lo tanto, la química de los aerogeles es muy flexible: su tamaño de poro y área de superficie pueden adaptarse; además, se pueden implementar diferentes grupos funcionales para proporcionar las propiedades mecánicas y fisicoquímicas deseadas. En este sentido, el objetivo principal de este proyecto es mostrar una propuesta de aerogel a partir de alginato de TiO2 para eliminar los aceites del agua de mares y océanos.

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